化工反应原理与设备-基础知识-1.ppt

模块一 基础知识 1、掌握反应过程中的基本概念和常用物理量的计算 2、理解动力学基本概念、常见动力学方程的表示方法 3、能分析反应活化能和反应温度间的关系，具备控制反应温度的技能 4、理解均相和非均相反应过程的特征 5、了解反应器内理想流动和非理想流动的特征 6、了解不同非均相反应过程的传质、传热原理 目标要求： 间歇式操作 一次性加入反应物料，在一定条件下，经过一定的反应时间，达到所要求的转化率时，取出全部物料的生产过程。属非定态过程，反应器内参数随时间而变。适用：小批量、多品种的生产过程。 半连续式操作 原料与产物只要其中的一种为连续输入或输出而其余则为分批加入或卸出的操作。属于非定态过程，反应器内参数随时间而变，也随反应器内位置而变。 连续式操作 连续加入反应物料和取出产物的生产过程。属定态过程，反应器内参数不随时间而改变，适于大规模生产。 （a） 管式反应器； （b）釜式反应器； （c）板式塔； （d）填料塔； （e）鼓泡塔； （f）喷雾塔； （g）固定床反应器； （h）流化床反应器； （i）移动床反应器； 实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具有相同流动、混和、传质、传热等特征。 反应器结构分类 种类 结构特点 优缺点 应用范围 及实例 管式反应器 长度远大于管径，内部没有任何构件 返混小，反应器容积小，比传热面大 多用于均相反应过程,烃类热裂解、管式法高压聚乙烯 釜式反应器 高度与直径比约为2～3内设搅拌装置和档板 适用性大，操作弹性大，温度、浓度易控制，产品质量均一。连续操作釜返混严重 均液相、多相反应过程均可，甲苯硝化、氯乙烯聚合、精细化工产品生产 填料塔 高度远大于直径，内部设有填料以提高相互接触面积 结构简单，返混小，压降小，有温差，填料装卸麻烦 气液相、液相反应，如化学吸收等 种类 结构特点 优缺点 应用范围 及实例 板式塔 高度远大于直径，内部设有塔板以提高相互接触面积 逆流接触，气液返混均小，流速有限制，如需传热，常另加传热面 气液相，如苯的连续磺化、异丙苯氧化 鼓泡塔或挡板鼓泡塔 气体以鼓泡形式通过液体进行反应的塔式反应器。空心圆筒内盛液体，底部装有气体分布器。 气相返混小，液相返混大，温度较易调节，气体压降大，流速有限制 气-液相，气-液-固相，如苯的烷基化、二甲苯氧化 喷雾塔 空心圆筒内充满气体，液体以喷雾形式进入。 结构简单，液体表面积大，停留时间受塔高限制，气流速度有限制 气-液相快速反应，如氯乙醇制丙烯腈 种类 结构特点 优缺点 应用范围 及实例 固定床 底层内部装有不动的固体颗粒，固体颗粒可以是催化剂或是反应物 返混小，催化剂用量少，不易磨损，装卸麻烦，传热控温不易 用于气固反应，如乙苯脱氢制苯乙烯、石油重整。 流化床 反应过程中反应器内部有固体颗粒的悬浮和循环运动，提高反应器内流体的混合性能 传热好，温度均匀，易控制，催化剂有效系数大，磨损大，返混大，对转化率不利，操作条件限制大 用于气固反应，可以提高传热速率，如石油催化裂化 移动床 固体颗粒自上而下作定向移动与反应流体逆向接触 固体返混小，固气比可变性大，床内温差大，调节困难 用于多相体系，催化剂可以连续再生，矿石加工、煤气化 1、按物料的聚集状态，反应器分为哪些型式？ 2、按反应器的结构分类，反应器分为哪些型式？ 3、化学反应器的操作方式分为哪三种？他们各自的特征是什么？ 思考题： 按物料的聚集状态分 均相：气相：如石油烃管式裂解炉 液相：如乙酸丁酯的生产 非均相：g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如己内酰胺缩合 l-s相：如离子交换 g-l-s相：如焦油加氢精制 小结 化学反应器的分类方法有很多种，不同的分类方法所针对的目标也不同。同一个反应器在不同的分类中处于不同的类型。如乙苯脱氢生产苯乙烯的反应器：按相态分，它属于非均相气固相反应器，催化剂是固相的，反应物料是气相的；按反应器的结构型式分，它属于固定床反应器；按操作方式分，它属于连续式反应器，反应过程属于稳态操作；按传热方式分，该反应器是两段式绝热反应器，反应过程中与外界没有热交换，反应过程所吸收的热量考通入的稀释剂水蒸气来提供；按温度分，它属于变温反应器。 将原化学反应工程、化工设备基础等课程的核心知识点进行重组整合 * 将原化学反应工程、化工设备基础等课程的核心知识点进行重组整合 *